超滤膜分离技术介绍优秀课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超滤速度与膜面积及工作压力等相关
超滤膜组件外壳常用材料：ABS工程塑料、 不锈钢、有机玻璃等。
超滤膜优劣的评判
1.强度及韧性 2.耐酸碱能力 3.耐温范围 4.抗污染能力 5.微孔均匀程度 6.通透量
影响超滤效果的因素
1.浓度：浓度低的药液较浓度高的药液不易 形
成凝胶层，超滤速度快。 2.分子形状和大小：分子量小的溶质超滤速
超滤膜分离技术介绍优秀课件
超滤膜分离技术简介
超滤（简称UF）：是以压力为推动力，利用 超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分 过程。其分子切割量一 般为1000到 50万，孔 径为10-100nm。超滤技术是nm数量级进行选 择性滤过的分离技术，广泛应用于医药、化 学、机械、电子、环保、食品等领域。
质 5.可滤除细菌、热原 6.能耗少，工艺流程短
超滤基本原理
溶液体系经加压泵通过超滤膜，在压力作用 下在超滤膜表面发生分离，溶剂和其他小分 子溶质通过滤膜，大分子溶质和微粒（蛋白 质、病毒、细菌、胶体等）被滤膜阻留，从 而达到分离、提纯和浓缩的目的。
附图：超滤示意图
超滤膜的结构特点
超滤膜上微孔具有不对称结构，在滤膜的工 作面上有一层极薄的致密层，该层上微孔孔 径一般小于20-150A，下部为结果相对疏松的 支撑层，空隙大于150A。超滤膜的锥形非对 称膜Leabharlann Baidu构，可使得以液体在分离过程中大分 子溶质随溶液切向流经膜表面时，由于液体 的快速流动使得这些物质既不能进入膜面的
浓度增高，由于蛋白、多糖等有亲水基团的 大分子溶质在膜表面可形成凝胶层，起到次 级膜的作用，对溶剂的流动产生阻力。此时 增加压力并不能增加超滤溶剂的通量，只能 使凝胶层加厚，所增加的压力都消耗于克服 增厚的凝胶层的流动阻力。一般可采用强化 搅拌、提高流速、薄层层流等措施降低边界 层和凝胶层的厚度，提高溶剂通量。
度 快，相同分子量的溶质球状分子比链状分子 容易通过超滤膜。 3.药液流动速度：增加膜面药液的流动可提
高 料液与膜面之间边界层中溶质的扩散，可使 其返回料液，提高超滤速度，但是膜的截留
4.药液温度：药液温度低，粘度大，超滤速 度
较慢。 5.粘度:药液粘度高，超滤速度慢，在可能的 温度范围内应升高温度，以降低粘度。 6.压力：增加压力不一定都能使超滤速度加 快，只有在药液浓度较小时，增加压力可提 高超滤速度。 7.pH值：一些蛋白质溶液在等电点附近滤速 慢，应该调节pH偏离等电点。
截留值的意义：截留值为1万的膜应可将溶液 中1万分子量以上的溶质绝大多数（90％以 上）截留在膜前。但是实际上溶质分子能否 通过或者通过多少，还与分子形态、溶液条 件及膜孔径的分布差异等有关，即相同分子 量的物质被截留的百分率并不完全相同。故 而，截留值只是一个名义值，实际工作时还 会因为不同溶液而有所差异。
显著不同点：浓度极化现象 浓度极化是指不以浓度差为推动力的传质过 程中出现的浓度分布现象，分为两种情况： 1.对于一般溶液，在超滤过程中溶剂透过膜
时 所挟带的溶质由于膜的拦阻在膜前累积，形 成高浓度区，这些溶质以浓度差为推动力， 借浓度差扩散的方式返回料液主体，从而降 低了膜的截留性能。
2.对于浓溶液，浓度极化现象使膜表面的溶 液
1.天然药物、注射液的精制 2.蛋白、酶、核酸、多糖类药物的浓缩分离 3.蛋白质和酶类制剂的超滤脱盐 4.不同分子量生化药物的分级分离和纯化 5.不能消毒灭菌的制剂超滤除菌 6.酒类、饮料的超滤，提高澄清度 7.电子工业中高纯水的制备 8.环保工程中排放水的处理和回收有用物质
超滤膜分离技术特点
相对其他分离方法，具有以下特点： 1.操作条件温和，无相变化 2.不需加热，不需添加任何化学试剂 3.操作简单，滤膜可反复多次使用 4.可有效滤除药液中微粒、胶体、大分子物
搅拌型超滤
错流薄层层流型超滤
错流湍动型超滤
超滤膜设备的组成
超滤膜设备由超滤泵、粗滤设备、超滤膜组 件及管道构成。超滤膜组件有板式膜、中空 纤维膜、卷式膜、管式膜等类型。目前具用 板式膜及中空纤维膜使用的经验。应用中空 纤维膜根据药液流向的不同，分为内压式超 滤及外压式超滤。
中空纤维膜内压式及外压式工作原理 内压式膜组件工作原理
超滤及普通滤过的不同
相对普通滤过的差异： 名 称 普通滤过 孔 径 微米级 孔 结 构 直孔 分离对象 固-液 过滤方式 静态压滤 反复使用 复杂或者不可
超滤 纳米级 不对称孔 液-液 错流加压 可重复使用
几个滤过精度的概念： 高效滤纸过滤： 30-80um 垂熔玻璃滤过： 1.5-30um 微滤滤过精度： 0.02-14um 超滤滤过精度 ： 10-100nm
致密细孔，引起膜的内堵塞，又不会停留在 膜面形成表面的堵塞，而小分子物质和溶剂 则可在压力驱动下穿过致密层的微孔后，即 能顺利穿过下部的疏松支撑层，进入膜的另 一侧，从而使超滤膜在连续运行过程中保持 相对较为恒定的通透量及分离效果。
附图：锥形结构超滤膜示意图
基本概念
超滤膜孔径规格：非尺寸大小为指标，以分 子量截留值为指标。 分子量截留值：当溶液中溶质的分子量超过 该数值时，采用此膜进行超滤，该溶质可基 本被阻留。
超滤设备的类型
1.静止型：静态操作，浓度极化显著 2.搅拌型：搅拌操作，可减轻浓度极化 3.错流湍动型：液体高速流过膜面，减轻浓
度 极化 4.错流薄层层流型：采用结构变化限制边界
层 厚度以减轻浓度极化 由于工业化生产中需要较大的膜面积，一般 采用后2种类型超滤设备。
附图：不同类型超滤设备示意图： 静态超滤
外压式膜组件工作原理
中空纤维膜内压式设备简图：
中空纤维膜外压式设备简图：
超滤膜材质及常规工作参数
膜材料：聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈、 聚偏氟乙烯、磺化聚砜、聚酰亚胺、 ＰＤＣ聚砜、 聚砜酰胺、等。 超滤膜pH使用范围 2-13（聚砜膜）
1-14（聚醚砜膜） 工作温度 5-45℃ 工作压力 0.1-0.2MPa
8.溶质的溶解度：溶解度低的容易形成凝胶 层，因而滤速慢。 9.溶质间的相互作用：溶液中同时含有多种
溶 质时，大分子物质可能形成次级膜而影响小 分子的通过；溶液中含有表面活性物质时， 可使得聚集的分子囊束分散，从而使截留下 降，提高滤速。
超滤膜组件外壳常用材料：ABS工程塑料、 不锈钢、有机玻璃等。
超滤膜优劣的评判
1.强度及韧性 2.耐酸碱能力 3.耐温范围 4.抗污染能力 5.微孔均匀程度 6.通透量
影响超滤效果的因素
1.浓度：浓度低的药液较浓度高的药液不易 形
成凝胶层，超滤速度快。 2.分子形状和大小：分子量小的溶质超滤速
超滤膜分离技术介绍优秀课件
超滤膜分离技术简介
超滤（简称UF）：是以压力为推动力，利用 超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分 过程。其分子切割量一 般为1000到 50万，孔 径为10-100nm。超滤技术是nm数量级进行选 择性滤过的分离技术，广泛应用于医药、化 学、机械、电子、环保、食品等领域。
质 5.可滤除细菌、热原 6.能耗少，工艺流程短
超滤基本原理
溶液体系经加压泵通过超滤膜，在压力作用 下在超滤膜表面发生分离，溶剂和其他小分 子溶质通过滤膜，大分子溶质和微粒（蛋白 质、病毒、细菌、胶体等）被滤膜阻留，从 而达到分离、提纯和浓缩的目的。
附图：超滤示意图
超滤膜的结构特点
超滤膜上微孔具有不对称结构，在滤膜的工 作面上有一层极薄的致密层，该层上微孔孔 径一般小于20-150A，下部为结果相对疏松的 支撑层，空隙大于150A。超滤膜的锥形非对 称膜Leabharlann Baidu构，可使得以液体在分离过程中大分 子溶质随溶液切向流经膜表面时，由于液体 的快速流动使得这些物质既不能进入膜面的
浓度增高，由于蛋白、多糖等有亲水基团的 大分子溶质在膜表面可形成凝胶层，起到次 级膜的作用，对溶剂的流动产生阻力。此时 增加压力并不能增加超滤溶剂的通量，只能 使凝胶层加厚，所增加的压力都消耗于克服 增厚的凝胶层的流动阻力。一般可采用强化 搅拌、提高流速、薄层层流等措施降低边界 层和凝胶层的厚度，提高溶剂通量。
度 快，相同分子量的溶质球状分子比链状分子 容易通过超滤膜。 3.药液流动速度：增加膜面药液的流动可提
高 料液与膜面之间边界层中溶质的扩散，可使 其返回料液，提高超滤速度，但是膜的截留
4.药液温度：药液温度低，粘度大，超滤速 度
较慢。 5.粘度:药液粘度高，超滤速度慢，在可能的 温度范围内应升高温度，以降低粘度。 6.压力：增加压力不一定都能使超滤速度加 快，只有在药液浓度较小时，增加压力可提 高超滤速度。 7.pH值：一些蛋白质溶液在等电点附近滤速 慢，应该调节pH偏离等电点。
截留值的意义：截留值为1万的膜应可将溶液 中1万分子量以上的溶质绝大多数（90％以 上）截留在膜前。但是实际上溶质分子能否 通过或者通过多少，还与分子形态、溶液条 件及膜孔径的分布差异等有关，即相同分子 量的物质被截留的百分率并不完全相同。故 而，截留值只是一个名义值，实际工作时还 会因为不同溶液而有所差异。
显著不同点：浓度极化现象 浓度极化是指不以浓度差为推动力的传质过 程中出现的浓度分布现象，分为两种情况： 1.对于一般溶液，在超滤过程中溶剂透过膜
时 所挟带的溶质由于膜的拦阻在膜前累积，形 成高浓度区，这些溶质以浓度差为推动力， 借浓度差扩散的方式返回料液主体，从而降 低了膜的截留性能。
2.对于浓溶液，浓度极化现象使膜表面的溶 液
1.天然药物、注射液的精制 2.蛋白、酶、核酸、多糖类药物的浓缩分离 3.蛋白质和酶类制剂的超滤脱盐 4.不同分子量生化药物的分级分离和纯化 5.不能消毒灭菌的制剂超滤除菌 6.酒类、饮料的超滤，提高澄清度 7.电子工业中高纯水的制备 8.环保工程中排放水的处理和回收有用物质
超滤膜分离技术特点
相对其他分离方法，具有以下特点： 1.操作条件温和，无相变化 2.不需加热，不需添加任何化学试剂 3.操作简单，滤膜可反复多次使用 4.可有效滤除药液中微粒、胶体、大分子物
搅拌型超滤
错流薄层层流型超滤
错流湍动型超滤
超滤膜设备的组成
超滤膜设备由超滤泵、粗滤设备、超滤膜组 件及管道构成。超滤膜组件有板式膜、中空 纤维膜、卷式膜、管式膜等类型。目前具用 板式膜及中空纤维膜使用的经验。应用中空 纤维膜根据药液流向的不同，分为内压式超 滤及外压式超滤。
中空纤维膜内压式及外压式工作原理 内压式膜组件工作原理
超滤及普通滤过的不同
相对普通滤过的差异： 名 称 普通滤过 孔 径 微米级 孔 结 构 直孔 分离对象 固-液 过滤方式 静态压滤 反复使用 复杂或者不可
超滤 纳米级 不对称孔 液-液 错流加压 可重复使用
几个滤过精度的概念： 高效滤纸过滤： 30-80um 垂熔玻璃滤过： 1.5-30um 微滤滤过精度： 0.02-14um 超滤滤过精度 ： 10-100nm
致密细孔，引起膜的内堵塞，又不会停留在 膜面形成表面的堵塞，而小分子物质和溶剂 则可在压力驱动下穿过致密层的微孔后，即 能顺利穿过下部的疏松支撑层，进入膜的另 一侧，从而使超滤膜在连续运行过程中保持 相对较为恒定的通透量及分离效果。
附图：锥形结构超滤膜示意图
基本概念
超滤膜孔径规格：非尺寸大小为指标，以分 子量截留值为指标。 分子量截留值：当溶液中溶质的分子量超过 该数值时，采用此膜进行超滤，该溶质可基 本被阻留。
超滤设备的类型
1.静止型：静态操作，浓度极化显著 2.搅拌型：搅拌操作，可减轻浓度极化 3.错流湍动型：液体高速流过膜面，减轻浓
度 极化 4.错流薄层层流型：采用结构变化限制边界
层 厚度以减轻浓度极化 由于工业化生产中需要较大的膜面积，一般 采用后2种类型超滤设备。
附图：不同类型超滤设备示意图： 静态超滤
外压式膜组件工作原理
中空纤维膜内压式设备简图：
中空纤维膜外压式设备简图：
超滤膜材质及常规工作参数
膜材料：聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素、聚丙烯腈、 聚偏氟乙烯、磺化聚砜、聚酰亚胺、 ＰＤＣ聚砜、 聚砜酰胺、等。 超滤膜pH使用范围 2-13（聚砜膜）
1-14（聚醚砜膜） 工作温度 5-45℃ 工作压力 0.1-0.2MPa
8.溶质的溶解度：溶解度低的容易形成凝胶 层，因而滤速慢。 9.溶质间的相互作用：溶液中同时含有多种
溶 质时，大分子物质可能形成次级膜而影响小 分子的通过；溶液中含有表面活性物质时， 可使得聚集的分子囊束分散，从而使截留下 降，提高滤速。